三維地震勘探在煤礦中的應(yīng)用

三維地震勘探在煤礦中的應(yīng)用

0野外數(shù)據(jù)采集為了更好地了解高莊煤礦的泉流和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為煤礦的合理開發(fā)和開采提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高效的目標(biāo)。結(jié)合地震勘探最新技術(shù)的發(fā)展,在高莊煤礦采區(qū)進(jìn)行三維地震勘探工作。為了保證野外地震數(shù)據(jù)采集的效果,決定采用的地震儀器是法國的428XL靈活數(shù)字地震儀進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集工作,測量儀器為南方公司生產(chǎn)的GPS雙頻RTK接收機(jī)(1+2)。區(qū)內(nèi)處于水域面積,勘探難度很大,尤其是其中漁網(wǎng)密布,給野外施工帶來了很大的難度,需要野外勘探人員根據(jù)最新的地震勘探技術(shù)方法,靈活采用不同觀測系統(tǒng),結(jié)合鉆探資料仔細(xì)分析勘探區(qū)實(shí)地情況進(jìn)行合理的布置勘探測線,才能取得良好的勘探效果,現(xiàn)場勘探技術(shù)人員通過對該礦以往地震、地質(zhì)資料進(jìn)行了認(rèn)真研究提出了切實(shí)可行勘探方法。1區(qū)域總結(jié)1.1石炭系和奧陶系井田內(nèi)地層自上而下有第四系、上侏羅統(tǒng)蒙陰組、下二迭統(tǒng)山西組、上石炭統(tǒng)太原組、中石炭統(tǒng)本溪組、中奧陶統(tǒng)。第四系厚74.05~92.13m,平均86.28m。由粘土、砂質(zhì)粘土、粘土質(zhì)砂、含礫粘土及中、細(xì)砂和粉砂等組成,全區(qū)廣泛分布。與下伏地層呈不整合接觸關(guān)系。侏羅系全井田均有分布,鉆孔揭露最大殘厚931.49m。主要由灰綠色、紫紅色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、中、細(xì)粒砂巖及礫巖組成。與下伏地層呈角度不整合接觸關(guān)系。二疊系區(qū)內(nèi)厚度100~200m,不含或僅含煤線,主要由雜色粘土巖、淺灰、灰綠色粉砂巖組成,整合于山西組地層之上。石炭系包括上天氣變化,采取應(yīng)急措施,確保人身財(cái)產(chǎn)安全。統(tǒng)太原組和中統(tǒng)本溪組。奧陶系為煤系地層的基底。厚400~500m,由青灰色、致密質(zhì)純的厚層石灰?guī)r組成,夾虎皮狀灰?guī)r,含珠角石化石。1.2煤層井田內(nèi)含煤地層為山西組與太原組,含煤17層左右。其中山西組含煤3層(2、31.3煤系不含礦地層結(jié)構(gòu)位于魯西地塊的魯西南斷塊凹陷的東緣,魯中斷塊凸起的西側(cè),屬于魯西諸多斷塊中的一個(gè)凹陷塊體。前人稱之為滕縣凹陷,劃為秦嶺緯向構(gòu)造帶北支的一個(gè)組分。其北為NEE向的鳧山斷裂,東為近SN向的嶧山斷裂,西為SN向的孫氏店斷裂,南以嶧縣斷層及太原組底部煤層露頭,西南至湖西省界。煤田內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜,以中生代斷裂為主,并伴有較多的次級褶皺。斷裂的方向性明顯,主要有NEE、NW、EW和SN向四組斷裂,絕大部分以正斷層的形式出現(xiàn),其中NEE和SN向斷裂分布最廣。常呈地塹、地壘和階梯狀的組合型式,構(gòu)成整個(gè)煤田縱橫方向上地塹、地壘相間排列的構(gòu)造格局。2地震的地質(zhì)條件2.1野外調(diào)查和工農(nóng)關(guān)系勘探區(qū)地處微山湖區(qū)內(nèi),蘆葦叢生,湖岸分布著養(yǎng)魚池、蟹池,勘探區(qū)東部邊界有張白莊港口,西部是山東省與江蘇省交界,北部有島及二級壩,南部有兩個(gè)小島,地表?xiàng)l件復(fù)雜。因此施工和工農(nóng)關(guān)系的處理均有很大難度。表層地震地質(zhì)條件較差。2.2蒙陰組反射波及隔波層間波測區(qū)內(nèi)第四系厚度比較穩(wěn)定,厚度為97.16~130.90m,平均厚度99.23m。第四系底界面與下伏侏羅系上統(tǒng)蒙陰組地層相比,在沉積環(huán)境、巖石物理力學(xué)性質(zhì)等方面都有很大的差異,其底界面是一良好的反射界面。但由于本區(qū)第四系地層較淺,局部得不到其反射波。上侏羅統(tǒng)蒙陰組是煤系地層的直接覆蓋層,由于侏羅系地層為陸相沉積,巖性多以粒度不等的砂巖及砂泥巖互層構(gòu)成。其層間波阻抗差異較小,因而在蒙陰組無強(qiáng)且較為連續(xù)的反射波發(fā)育。但其內(nèi)部弱反射波層次較為豐富,且多不連續(xù)。2.3反射波的強(qiáng)度侏羅系底界面與煤系地層間上下兩套地層間大多巖性差異不是很大,因此該界面也不能形成較好的反射波。反射波的強(qiáng)度與煤層厚度近似于線性關(guān)系。即在這個(gè)厚度范圍內(nèi)煤層越厚反射波的能量越強(qiáng)。因而本區(qū)山西組的33地震技術(shù)方法3.1野外試驗(yàn)及結(jié)果為了更好地完成本次三維地震勘探的地質(zhì)任務(wù),正式施工前在三維勘探區(qū)內(nèi)進(jìn)行了4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),分別進(jìn)行了不同地段內(nèi)的激發(fā)和接收因素及最佳觀測范圍調(diào)查等試驗(yàn)。3.1.1激發(fā)井深兩組時(shí)炮井干擾明顯試驗(yàn)過程中對試驗(yàn)所獲得的單炮記錄進(jìn)行了認(rèn)真的分析和研究,試驗(yàn)記錄面貌顯示,激發(fā)井深4m、6m、8m時(shí)炮井干擾明顯;同時(shí)經(jīng)頻譜分析,單炮記錄分析,本區(qū)10m、12m、14m井深激發(fā),反射波頻率較高,能量較強(qiáng)。在生產(chǎn)中根據(jù)所獲原始記錄反射波品質(zhì)情況,隨時(shí)調(diào)整激發(fā)井深,以得到較好的原始野外采集數(shù)據(jù)。3.1.2激發(fā)藥量對激發(fā)效果的影響激發(fā)藥量從0.5kg至3.0kg進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn),利用12m井深激發(fā)獲得的單炮記錄顯示:1.0kg以下藥量激發(fā)的記錄其能量較低,1.5~3.0kg不同藥量激發(fā)的記錄面貌變化不大,本質(zhì)上的區(qū)別不大,反射波能量較強(qiáng)。3.1.3煤層反射波組識別通過試驗(yàn)資料分析,本區(qū)原始資料有以下特點(diǎn):本區(qū)原始資料信噪比、分辨率較高,頻帶較寬,在原始記錄上能清晰地識別出煤層反射波組。本區(qū)由于煤層層數(shù)較多,表現(xiàn)為監(jiān)視記錄上有煤層反射波組較豐富。最終采用12m井深,2kg藥量進(jìn)行野外生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)。3.2觀測系統(tǒng)的建立根據(jù)野外現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)際地形情況,在野外擬采用8線12炮不對稱中點(diǎn)激發(fā)的觀測系統(tǒng),檢波器采用自然頻率為60HZ的數(shù)字檢波器,4個(gè)檢波器小基距面積組合接收。接收道數(shù)為48×8=384道,覆蓋次數(shù)為24次,采樣間隔為0.5ms。CDP網(wǎng)格為10m×10m。有效的保證了野外數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。4觀測系統(tǒng)的特殊配置4.1“雙邊加密觀測系統(tǒng)”觀測系統(tǒng)布置除了勘探區(qū)的水域以外,勘探區(qū)東部的張白莊、張白莊港因在勘探區(qū)的邊界,接收線通過相對較容易,但炮線無法通過,因此采用“雙邊加密炮點(diǎn)”觀測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;即接收線直接通過建筑物,在建筑物兩邊增加炮點(diǎn)來保證建筑物下的覆蓋次數(shù),見圖1。4.2覆蓋次數(shù)較低,出現(xiàn)空白無資料段兩個(gè)地物之間的空白地段較窄(小于300m),若地物下采用雙邊加密炮點(diǎn),地物下均是遠(yuǎn)炮點(diǎn),覆蓋次數(shù)較低,甚至出現(xiàn)空白無資料段;因此,采用中間加密炮點(diǎn)的方法以提高覆蓋次數(shù),本區(qū)北部邊界附近有二級壩,致使部分炮點(diǎn)無法正常施工,鑒于此種情況采用了變觀測系統(tǒng)進(jìn)行施工,采取幾束線同時(shí)進(jìn)行施工,增加接收道數(shù)以及加密炮點(diǎn)予以彌補(bǔ)不能正常施工的不足,見圖2。5成功5.1質(zhì)量指標(biāo)的確定按部頒《規(guī)范》對監(jiān)視記錄的評級結(jié)果評價(jià),其中甲級物理點(diǎn)1806個(gè),甲級率65.36%,乙級物理點(diǎn)957個(gè),乙級率34.64%,成品率99.24%,三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均超過了《規(guī)范》和設(shè)計(jì)要求。5.2處理訂單在工作站上對三維數(shù)據(jù)體按照50×50m網(wǎng)格采用面積統(tǒng)計(jì)的形式進(jìn)行了評價(jià),評價(jià)結(jié)果為Ⅰ類剖面面積2.375km5.3認(rèn)同斷層的單位查明、基本查明了落差≥5m的斷層33條,肯定原有斷層8條,新解釋斷層25條。對落差≥5m的斷層評價(jià),均達(dá)到可靠、較可靠控制程度。查明了36主采煤層標(biāo)準(zhǔn)波特征高莊勘探區(qū)原始資料質(zhì)量較好,處理流程、參數(shù)選擇合理,